雷击浪涌

雷击浪涌简介

雷击是指带电云层之间或带电云层和地面之问相互靠近产生的一种放电现象。这个放电过程会产生强烈的闪电和巨大的声响，并伴随大量的能量传递。  随着对雷电形成机体的了解和深入的研究，人们已经对直击雷和传导雷的灾害性破坏有较好的防护措施，但间接雷(如云层内、云层问的雷击，或邻近物体遭到的雷击)仍然可以在户外架空线上感应出浪涌电压和电流。此外，大型电力开关切换时．也会在供电线路上感应出大的浪涌电压和电流：电磁兼容领域所指的浪涌一般来源于此雷击瞬态和开关瞬态。雷击的形式主要有3种：直击雷、传导雷和感应雷。

        

                             图1.防雷击浪涌保护设计原理图

雷击浪涌分析

最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论：

1)电源浪涌

电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。

                                图2.电压及雷击

2)信号系统浪涌

信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。

建筑物的雷击防护

按照防护范围可将电子产品的防护措施分为两类，外部防护和内部防护。外部防护是指对安装电子产品的建筑物本体的安全防护，可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施。对这些防护措施人们比较重视，应用也比较普遍，相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部电子产品对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护，其措施有：等电位连接、屏蔽、保护隔离、合理布线和使用过电压保护器等措施。

                                 图3.雷击浪涌检测图

电子产品浪涌防护设计

产品的浪涌抵抗能力要通过浪涌(冲击)抗扰度测试来检验。该测试项目适用于电气和电子设备在规定的工作状态下工作时。对由开关或雷电作用所产生的有一定危害电平的浪涌(冲击)电压的反应。该测试项目适用于由公共供电网络供电的电子电气设备的交流电源端1：3测试。也适用于有室外电线、电缆连接的电源、控制、信号端口的测试。施加方式有共模和差模两种方式．因此，产品设计中就需要针对这些端口的共／差模浪涌采取相应的抑制措施。

天线端口的浪涌抑制

天线端口是一类非常容易遭受浪涌损坏的接口。无线通讯设备的外接天线端口一般需要与室外高处的天线连接以实现无线信号的收发．AV产品的天线端口也会与室外天线或CATV系统连接，这些接口都与室外引线连接。尽管室外高处的天线一般都应有避雷针保护，进入室内后都还有前级(雷击)浪涌保护器保护。

                            图2. 防雷击浪涌电路的设计

但是，一方面避雷针和保护器未必保护得很到位(这些保护措施失效也很难被产品用户发现，一般是出现浪涌对产品破坏之后才发现保护早已失效)；另一方面，这些室外天线很可能由用户自行安装(如农村的室外电视天线)，保护措施缺失；另外，产品的天线均为长期连接，除非产品移动，一般连接好后，不会经常断开。这些特点决定了产品天线端口很容易遭受浪涌的冲击，不幸的是．与产品天线端口相连的电路都是对浪涌非常敏感的低压电子电路，因此，对天线端口的浪涌保护非常必要。

地线反弹的抑制

当并联型的浪涌抑制器发挥作用时．它将浪涌能量旁路到地线上。由于地线都是有一定阻抗的。因此当电流流过地线时，地线上会有
电压。这种现象一般称为地线反弹。
当浪涌抑制器的地与设备的地不在同一点，设备的线路实际上没有受到保护．较高的浪涌电压仍然加到了设备的电源线与地之间。

解决办法是在线路(地)与设备的外壳(地)之间再并联一只浪涌抑制器，或将两地选择在同一点。受到保护的设备与其他设备连接在一起。由于地线反弹的原因，另一台设备就要承受共模电压。这个共模电压会出现在所有连接设备1(受保护设备)与设备2(未保护设备)的电缆上。解决的方法是在互连电缆的设备2一端安装浪涌抑制器。

小编后话 

小编觉得随着半导体器件的集成度的提高和广泛使用，电子产品变得越来越脆弱，对浪涌冲击的抵抗能力越来越低。为保障电子产品的安全，就应了解浪涌侵入产品的途径和破坏的机理，并找到相应的对策，以提高产品的浪涌抵抗能力。小编就浪涌破坏机理、浪涌抑制对策、产品抗浪涌设计方面的问题进行了一些整理．并对不同的浪涌对策器件进行了简单的介绍．希望能让大家能够了解一些，当然了不足之处还请大家多多指教。